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Etude d’un système ultra large bande sous matlab

Olga Ambani
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Etude d’un système ultra large bande sous matlab

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Présentée par Ambani Olga et Carlos FOFE
I. Généralité sur l’ UWB (Ultra Wide Band)
II. Le CDMA
1. definition
2. CDMA dans le contexte UWB
III. La chaine de transmission
1. chaine d ’émission
2. le canal
3. Chaine de reception
IV. simulation
La technologie à bande ultra large (UWB) a attiré beaucoup
d’intérêt dans les dernières années, particulièrement depuis la
révision en février 2002 de la réglementation « part 15 » de la
Federal Communications Commission (FCC) des États-Unis, qui
permet l’utilisation de la technologie UWB en tant que système
superposé dans la plage de fréquences de 3.1 à 10.6 GHz. Les
principaux attraits de la technologie sont d’importants taux de
transmission, un faible coût et une faible consommation de
puissance.
De par sa nature, la technologie UWB opèrera
nécessairement en présence d’interférents relativement puissant.
L’accès multiple par répartition en code à séquence directe (DS-
CDMA), qui est très efficace pour combattre l’interférence à
bande à étroite, est une technique qui peut potentiellement
exploiter les principaux avantages de la technologie UWB.
 DEFINITION
Le CDMA (Code Division Multiple Access) ou AMRC
(Accès Multiple à Répartition de Code) est une Technique
de multiplexage par code un peu complexe. Les utilisateurs
se partagent toute la bande passante de façon continue, et un
code ou une signature est attribué à chaque utilisateur afin
qu’il soit identifier au niveau du récepteur.
Le CDMA est fondé sur la technique d’étalement de
spectre, et se développe actuellement pour la téléphonie
mobile et/ou le wireless. CDMA est utilisé aussi bien dans
les systèmes UWB que dans la téléphonie de troisième
génération (UMTS), le GPS (Global Positioning
System), les réseaux sans fil.
 Séquences pseudo-aléatoires de Gold
Les séquences de Gold sont des codes à inter-corrélation et
auto corrélation bornées, obtenus en additionnant
(modulo 2) deux m-séquences appariées. Les codes de
Gold sont utilisés dans les systèmes CDMA asynchrones.
Les séquences de Gold permettent la construction de
séquences longue avec trois valeurs d’auto-corrélation.
 L’utilisation de séquence de Gold permet que la
transmission soit asynchrone. Le récepteur peut
synchroniser en utilisant la propriété d’auto-corrélation de
la séquence de Gold.
 Les avantages du CDMA : protection (sécurité) des
communications, qualité, faible consommation, flexibilité
de l’allocation…
 Les systèmes UWB basés sur le CDMA sont bien sûr régis par les
mêmes principes que les systèmes à spectre étalés traditionnels, mais
ils comportent toutefois certaines particularités dont voici les
principales :
 La différence fondamentale entre les systèmes UWB et les systèmes à
spectre étalés réside dans le fait que les signaux à spectre étalé sont
modulés par une porteuse sinusoïdale, ce qui implique qu’on transmet
une onde sinusoïdale, alors que les signaux à ultra large bande sont des
trains d’impulsions qui ne sont pas des ondes continues et qui sont sans
porteuse.
 La largeur de bande des signaux à spectre étalé se situe habituellement
entre 1 % et 25 % de la fréquence centrale alors qu’elle est supérieure à
20 % de la fréquence centrale pour les signaux à ultra large bande. Pour
fins de comparaison, mentionnons que les signaux à bande étroite ont
généralement une largeur de bande inférieure à 1 % de leur fréquence
centrale.
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Etude d’un système ultra large bande sous matlab

  • 1. Présentée par Ambani Olga et Carlos FOFE
  • 2. I. Généralité sur l’ UWB (Ultra Wide Band) II. Le CDMA 1. definition 2. CDMA dans le contexte UWB III. La chaine de transmission 1. chaine d ’émission 2. le canal 3. Chaine de reception IV. simulation
  • 3. La technologie à bande ultra large (UWB) a attiré beaucoup d’intérêt dans les dernières années, particulièrement depuis la révision en février 2002 de la réglementation « part 15 » de la Federal Communications Commission (FCC) des États-Unis, qui permet l’utilisation de la technologie UWB en tant que système superposé dans la plage de fréquences de 3.1 à 10.6 GHz. Les principaux attraits de la technologie sont d’importants taux de transmission, un faible coût et une faible consommation de puissance. De par sa nature, la technologie UWB opèrera nécessairement en présence d’interférents relativement puissant. L’accès multiple par répartition en code à séquence directe (DS- CDMA), qui est très efficace pour combattre l’interférence à bande à étroite, est une technique qui peut potentiellement exploiter les principaux avantages de la technologie UWB.
  • 4.  DEFINITION Le CDMA (Code Division Multiple Access) ou AMRC (Accès Multiple à Répartition de Code) est une Technique de multiplexage par code un peu complexe. Les utilisateurs se partagent toute la bande passante de façon continue, et un code ou une signature est attribué à chaque utilisateur afin qu’il soit identifier au niveau du récepteur. Le CDMA est fondé sur la technique d’étalement de spectre, et se développe actuellement pour la téléphonie mobile et/ou le wireless. CDMA est utilisé aussi bien dans les systèmes UWB que dans la téléphonie de troisième génération (UMTS), le GPS (Global Positioning System), les réseaux sans fil.
  • 5.  Séquences pseudo-aléatoires de Gold Les séquences de Gold sont des codes à inter-corrélation et auto corrélation bornées, obtenus en additionnant (modulo 2) deux m-séquences appariées. Les codes de Gold sont utilisés dans les systèmes CDMA asynchrones. Les séquences de Gold permettent la construction de séquences longue avec trois valeurs d’auto-corrélation.  L’utilisation de séquence de Gold permet que la transmission soit asynchrone. Le récepteur peut synchroniser en utilisant la propriété d’auto-corrélation de la séquence de Gold.  Les avantages du CDMA : protection (sécurité) des communications, qualité, faible consommation, flexibilité de l’allocation…
  • 6.  Les systèmes UWB basés sur le CDMA sont bien sûr régis par les mêmes principes que les systèmes à spectre étalés traditionnels, mais ils comportent toutefois certaines particularités dont voici les principales :  La différence fondamentale entre les systèmes UWB et les systèmes à spectre étalés réside dans le fait que les signaux à spectre étalé sont modulés par une porteuse sinusoïdale, ce qui implique qu’on transmet une onde sinusoïdale, alors que les signaux à ultra large bande sont des trains d’impulsions qui ne sont pas des ondes continues et qui sont sans porteuse.  La largeur de bande des signaux à spectre étalé se situe habituellement entre 1 % et 25 % de la fréquence centrale alors qu’elle est supérieure à 20 % de la fréquence centrale pour les signaux à ultra large bande. Pour fins de comparaison, mentionnons que les signaux à bande étroite ont généralement une largeur de bande inférieure à 1 % de leur fréquence centrale.
  • 7.  Contrairement aux systèmes à spectre étalé, l’utilisation d’un code PN dans les systèmes utilisant l’UWB ne sert pas à augmenter la largeur de bande des signaux, car les signaux à bande ultra large ont fondamentalement une largeur de bande très grande due à la forme des impulsions. Les signaux à ultra large bande peuvent potentiellement être utilisés dans les mêmes bandes de fréquences que les signaux d’autres systèmes de transmission, car leur puissance moyenne est très faible. Au contraire, les fournisseurs de services des systèmes à spectre étalé possèdent leur propre bande de fréquences d’opération. De nombreuses autres différences peuvent découler de celles présentées. Quoique les signaux à spectre étalé et les signaux à bande ultra large soient fondamentalement différents, les systèmes utilisant l’UWB se basent sur les mêmes concepts pour la transmission et la réception que ceux utilisés pour les systèmes à spectre étalé sauf pour la génération des formes d’ondes en soi.
  • 8. 1.EMISSION a - Chaîne d’émission La chaîne d’émission ‘TransChain()’, est composée de quatre éléments :  le générateur d’impulsions  le modulateur, l’amplificateur  le filtre  l’antenne. De plus, elle traite les données bit par bit.
  • 10. Entrées : Data : Donnée à envoyer (1 bit) Pulse : motif a moduler avec la donnée (vecteur) Paramètre : demod : démodulation ou non  Sorties : Wave : Onde en sortie d'antenne pour le bit "Data" (vecteur) PRP : Pulse Repetition Period (période du motif en ns)  Elle possède deux structures : l’une autorise la démodulation alors que l’autre permet seulement de simuler l’émission et le canal. 
  • 13.  Le générateur d’impulsions, ‘impulsiongen()’, reçoit en entrée les paramètres suivants : - Amplitude du signal (en Volts) - Paramètre σ de l’impulsion (en nanosecondes) - Durée totale du motif ou PRP (en nanosecondes) - Fréquence du cosinus (en GHz) - Fréquence d’échantillonnage ou résolution (en Picosecondes) En sortie nous avons - Une impulsion modulée par un cosinus qui permet de recréer l’effet d’une dérivation (sous la forme d’un vecteur colonne) - La densité spectrale d’énergie Le générateur d’impulsions crée une impulsion Gaussienne modulée par un cosinus comme suit :
  • 14. Impulsion à la sortie du générateur d'impulsion
  • 16.  Entrée : Datain : Donnée (mots X bits en vecteur)  Paramètre : demod : démodulation ou non  Sorties : Wave : Onde en sortie d'antenne Waveoutnoise : Onde en sortie de canal Cette fonction permet de traiter les données, bit à bit, à envoyer au travers de la chaîne d’émission et du canal. Elle permet aussi d’afficher certains signaux tels que : onde en sortie d’antenne d’émission, onde en sortie du canal de S-V, onde en sortie du modèle des pertes, onde en entrée d’antenne de réception (avec le bruit), DSP (Densité Spectrale de Puissance) en entrée du canal et DSP en sortie de canal.